En janvier, une enseignante de 4^e année, Carol Peterson, EAO, a demandé à ses élèves de faire 20 minutes supplémentaires d’éducation physique par jour. Le changement dans sa classe à l’école Brighton Public School du Kawartha Pine Ridge District School Board a été spectaculaire. Après cette période d’activité physique, ses élèves, qui sont habituellement agités, se mettent au travail avec enthousiasme.

«Je considère que chaque minute que je leur laisse pour jouer procure d’énormes avantages», explique-t-elle, en faisant remarquer que certains garçons écrivent une douzaine de pages supplémentaires en classe après une période d’éducation physique de plus.

Selon M^me Peterson, la logique derrière cette période d’exercice physique supplémentaire s’explique par la science du cerveau. À l’instar d’un autre groupe d’enseignants et de travailleurs sociaux de son conseil scolaire, elle a commencé à réfléchir au fonctionnement du cerveau pendant l’apprentissage. Elle a ensuite découvert comment adapter son enseignement aux systèmes d’apprentissage naturels du cerveau plutôt que de l’imposer.

Par exemple, elle utilise la musique et encourage les élèves à bouger souvent, car cela favorise les connexions entre les neurones dans leur cerveau.

«C’est devenu un aspect important de ma classe», affirme-t-elle.

M^me Peterson sait que la plupart des enseignantes et enseignants n’ont pas la même vision de l’enseignement, mais elle est titulaire d’un baccalauréat en biochimie. Elle est donc fascinée par les sciences et cherche toujours à en apprendre plus. Elle a participé à de nombreux ateliers sur le fonctionnement du cerveau pendant l’apprentissage et effectué de nombreuses lectures sur le mécanisme de l’apprentissage, tel qui se présente dans le cerveau.

«Selon moi, ça fonctionne», explique-t-elle.

M^me Peterson fait partie d’un jeune mouvement qui allie les nouvelles connaissances scientifiques sur le cerveau aux pratiques de l’enseignement. Ce mouvement suscite parfois la controverse, en raison de la méfiance de certains pédagogues et scientifiques, mais il croît en importance. Selon de nombreux scientifiques et enseignants, le jumelage de ces deux domaines pourrait révolutionner l’éducation.

L’Ontario fait certains progrès dans ce domaine. Les membres du personnel de la Division du rendement des élèves du ministère de l’Éducation ont étudié différents concepts en science du cerveau, et le Toronto Catholic District School Board prépare un projet de recherche sur ce sujet.

Pourquoi maintenant? Parce qu’il y a une décennie environ, les scientifiques ont découvert une façon d’observer les mécanismes d’apprentissage à l’intérieur du cerveau. Pour y parvenir, ils utilisent plusieurs nouvelles technologies, en particulier l’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle, pour suivre les impulsions électriques et chimiques du cerveau.

Ils ont découvert ce que certaines personnes appellent la théorie de l’apprentissage neuronal. Cette théorie définit l’apprentissage comme une communication entre les cellules nerveuses, ou neurones, du cerveau. Cette définition se distingue de la définition traditionnelle de l’apprentissage, qui fait le suivi des différents niveaux de réussite – par exemple, pour déterminer si un élève peut réussir un test de mathématiques – plutôt que de considérer les différences dans la structure du cerveau. (Bien sûr, les deux sont liés.)

Établissement de schèmes structuraux

Pour apprendre – et enseigner – il est nécessaire de créer des schèmes structuraux solides entre les neurones. Plus les parties du cerveau sont stimulées pendant l’apprentissage, plus les schèmes structuraux sont forts. Et plus les schèmes structuraux sont utilisés, plus l’apprentissage sera durable et plus il sera facile de s’en souvenir. C’est la raison pour laquelle le mouvement du corps, l’écoute de la musique et, de façon générale, l’utilisation du plus grand nombre de sens possible pendant l’apprentissage aide le cerveau à retenir et à se rappeler l’information. En fait, l’apprentissage sculpte le cerveau.

 Un grand nombre de pratiques d’enseignement empêchent les neurones de communiquer et désactivent le processus d’apprentissage. Parmi ces pratiques, mentionnons se tenir debout devant une classe et réciter des informations sans expliquer pourquoi il est important pour les élèves de connaître ces informations.

Les répercussions sur l’éducation sont importantes et une très grande créativité sera nécessaire de la part des pédagogues qui mettront ces nouvelles pratiques à l’épreuve dans les classes. Imaginez que vous êtes en train de réfléchir aux parties du cerveau qui sont stimulées pendant que chaque enfant apprend. Imaginez des enseignantes et des enseignants qui utilisent leurs connaissances du fonctionnement du cerveau dans leur enseignement de tous les jours, et qui évaluent et partagent leurs résultats.

Selon Robert Wager, EAO, directeur de la section d’éducation technologique de la faculté d’éducation de l’Université York et une des personnes qui enseignent le fonctionnement du cerveau aux enseignants expérimentés et aux étudiants en enseignement, cela signifie améliorer la vitalité économique et intellectuelle du Canada.

«Imaginez si tout le monde réfléchissait à un niveau plus élevé», mentionne-t-il, en faisant valoir les bienfaits économiques que cela procurerait au Canada.

En d’autres termes, nous pourrions mieux sculpter nos cerveaux si nous le voulions. Et nous pourrions en sculpter plusieurs.

Sculpter de meilleurs cerveaux

La théorie actuelle de l’apprentissage neuronal comporte plusieurs implications générales. La plus importante pourrait être que la recherche démontre que tous les cerveaux sont créés égaux. Les scientifiques spécialisés dans l’étude du cerveau considèrent que seulement 20 p. cent des capacités de notre cerveau sont déterminées par la génétique, et que 80 p. cent sont acquises après la naissance. La race, la culture et la richesse constituent des facteurs sans importance. Le cerveau d’une personne riche est comme celui d’une personne pauvre. C’est l’apprentissage, et non la naissance, qui détermine le destin.

Il s’agit là d’un important changement de paradigme. Pendant plusieurs décennies au cours du dernier siècle, des psychologues influents ont soutenu que l’intelligence était encodée dans l’ADN d’un enfant. Un enfant était soit intelligent, soit bête. Certains programmes de la petite enfance, notamment le programme Head Start aux États-Unis, ont même été critiqués par certains spécialistes qui considéraient que des fonds étaient alloués au développement de mauvais gènes. Même si ces idées ont été contredites par des études sérieuses, leur influence subsiste.

Des cerveaux bleus et roses?

Qu’en est-il de tous les livres qui affirment que le cerveau masculin est différent du cerveau féminin? Il s’agit sans doute d’un des mythes les plus durables. Selon Lise Eliot, auteure de Pink Brain Blue Brain, le cerveau d’un garçon et le cerveau d’une fille présentent très peu de différences à la naissance; et leurs différences, notamment la taille, sont relativement insignifiantes.

Pourtant, dans notre société, les filles et les garçons sont élevés différemment. Nous façonnons leurs cerveaux pour qu’ils soient différents. Ainsi, lorsqu’ils commencent l’école, les garçons et les filles semblent différents les uns des autres. Toutefois, cela ne signifie pas qu’ils apprennent différemment. Même si leurs attitudes et intérêts peuvent être différents, aucune étude sur le cerveau ne démontre que leur cerveau fonctionne différemment.

Les différences d’apprentissage chez les garçons et chez les filles sont infimes comparativement aux différences d’apprentissage entre les différents individus qui composent notre espèce. En effet, les scientifiques ont découvert que certaines personnes aiment apprendre en bougeant, tandis que d’autres personnes aiment apprendre en écoutant et en écrivant, ou par l’art et la musique, ou encore en effectuant des actions.

Par exemple, si vous couvrez de compliments une fille pour ses compétences verbales et un garçon pour ses compétences athlétiques, la fille sera encline à continuer à pratiquer ses compétences verbales, tandis que le garçon sera porté à pratiquer ses lancers. En pratiquant ces activités, ils façonnent les parties de leur cerveau et de leur corps qui les rendent compétents à ces activités. La fille finira par être meilleure avec les mots que le garçon, et il sera meilleur qu’elle au bastket-ball. Cela ne signifie pas que ces compétences sont innées.

Voici un exemple tiré d’une étude citée dans The Learning Brain (voir la bibliographie). Si vous comparez les résultats des enfants chinois et américains aux épreuves internationales de mathématiques, vous remarquerez que les garçons obtiennent de meilleurs résultats que les filles dans ces deux pays. Toutefois, les Chinoises obtiennent de meilleurs résultats que les garçons aux États-Unis, sauf si elles ont déménagé dans ce pays. Le cas échéant, elles ont tendance à obtenir de moins bons résultats que les garçons américains.

Selon les enseignantes et enseignants qui ont étudié cette recherche, le fait d’expliquer aux élèves comment leur cerveau fonctionne et de les laisser modifier leur propre comportement à la lumière de cette connaissance est une excellente façon de les aider à améliorer leur apprentissage.

Les enseignantes et les enseignants peuvent également viser une formation polyvalente :

• Si vous êtes un nageur hors pair, essayez le soccer.
• Si vous êtes fort en mathématique, essayez les arts.
• Si vous écrivez comme un grand auteur, essayez de construire des structures en trois dimensions.

Dans le processus, vous stimulerez d’autres parties de votre cerveau et vous apprendrez peut-être de nouvelles compétences.

Le fait de considérer son cerveau comme une plate-forme performante plutôt que limitative nous permet d’accéder à ses mécanismes naturels d’apprentissage. Et les émotions que nous ressentons pourraient être les combustibles alimentant ces mécanismes.

Dynamiques des émotions

Selon Zachary Stein et Joanna Christodoulou, deux étudiants au doctorat à la faculté d’éducation de l’Université Harvard, qui ont enseigné la neuroéducation à des enseignants l’été dernier, les émotions sont le point de départ. Ils ne parlent pas d’intelligence émotionnelle; celle-ci relève d’un autre domaine. Ils parlent plutôt des raisons qui expliquent pourquoi les êtres humains ont des émotions.

«Nous avons tendance à penser que les émotions et la cognition sont deux domaines distincts, et que s’il nous était possible d’éliminer les émotions, nous pourrions réellement apprendre, explique M. Stein. Mais les émotions et la cognition ne sont pas distinctes, elles sont profondément interconnectées.»

Les neuroscientifiques ont découvert que la pensée émotionnelle constitue le siège de l’apprentissage, de la mémoire, de la prise de décision et de la créativité. Tout cela est impossible sans l’émotion. En fait, plus vous êtes intelligent, plus vous pouvez être émotif. Et l’inverse est vrai : plus vous êtes émotif, plus vous êtes intelligent. Dans We Feel, Therefore We Learn (voir bibliographie), on a démontré que si le centre des émotions du cerveau d’une personne est endommagé, elle peut souffrir d’une grande incapacité, voire être incapable de prendre de simples décisions.

M. Stein explique que, il y a 20 ans, les chercheurs qui ont décrit le système cognitif humain n’ont même pas abordé la question des émotions. Mais les recherches récentes démontrent que l’émotion a une fonction biologique inhérente qui favorise la survie, même si cela se situe parfois au niveau de l’inconscient. Pour survivre, il est nécessaire de se développer sur les plans social, culturel et physique. Par exemple, si on se sent menacé sur le plan social ou culturel, cela est aussi grave que de souffrir de la faim ou de voir un immense rocher tomber sur nous. Ainsi, quand nous gérons nos relations avec nos parents, nos amis, nos enseignants ou nos conjoints, nous déclenchons les mêmes fonctions que si nous tentions de protéger notre intégrité physique.

Néanmoins, selon M^me Christodoulou, nous ne sommes pas toujours conscients que nos objectifs, y compris nos objectifs émotionnels, visent la survie.

Selon elle, l’une des réponses qu’apporte la biologie à l’enseignement est que les enseignants doivent assumer la responsabilité de comprendre leurs propres émotions. De plus, pour être efficace, il est nécessaire de comprendre les émotions des élèves et de la classe.

Elle suggère que les enseignants prennent en considération le fait que leurs élèves jonglent vraisemblablement avec une gamme d’objectifs émotionnels pendant leur apprentissage. En plus de leurs plaisirs et drames quotidiens – par exemple, l’arrivée à la maison d’un chiot, le divorce des parents – qui ont des répercussions sur l’humeur générale des enfants et leur capacité à établir des schèmes structuraux solides.

«Sans émotion, les possibilités sont limitées», explique M^me Christodoulou. Il est donc important de réfléchir aux objectifs émotionnels des élèves. Cela implique une redéfinition de vos objectifs en tant qu’enseignant, ce qui vous permettra finalement de structurer, voire de transformer, la façon dont les élèves établissent leurs objectifs.

«La situation peut être explosive lorsque les objectifs émotionnels de l’école ne sont pas alignés sur ceux de l’élève, explique M. Stein. Les élèves auront peut-être de la difficulté à l’exprimer. Votre responsabilité en tant qu’enseignant est de garder votre esprit ouvert à la vision du monde des élèves.»

Selon Megan Webster, une enseignante de 10^e et 11^e année en anglais et en éthique de la St.George’s School of Montreal qui a participé au cours donné par M. Stein et M^me Christodoulou l’été dernier, cela a mené à d’importants changements dès la première semaine de classe l’automne dernier. Elle explique que, auparavant elle se serait contentée de lire le plan de cours. Cette fois, elle a plutôt essayé de découvrir ce que ses élèves pensaient d’eux-mêmes et quels types de personnes ils souhaitaient être.

«J’ai beaucoup réfléchi à l’établissement des objectifs et à l’importance primordiale de structurer notre programme en fonction des objectifs de vie des élèves», explique-t-elle.

Au cours de la première semaine, qui est d’une importance cruciale, elle a consacré beaucoup de temps à expliquer le fonctionnement de la classe aux élèves, notamment la façon de remettre les travaux et de communiquer avec elle par courriel.

«Le temps ainsi consacré permet de les mettre en confiance, explique M^me Webster. Maintenant, ils savent tout à l’avance et il n’y a pas de surprise. Le nombre de choses dont les élèves doivent se soucier est réduit le plus possible.»

De plus, elle a instauré un temps de réflexion à la fin de chaque classe, pendant lequel les élèves peuvent écrire leurs idées et leurs émotions dans des cahiers spéciaux.

Par ailleurs, elle a pris la décision de nommer les modules selon les grandes idées qui y sont véhiculées, plutôt que les œuvres étudiées. Ainsi, l’ancien module intitulé Othello est devenu le module de motivation. Elle explique que le nouveau titre permet davantage aux élèves de comprendre pourquoi ils étudient cette œuvre littéraire, ce qui donne un sens à leur apprentissage en répondant à la question du pourquoi de l’apprentissage.

Comprendre pourquoi il est mieux d’attendre

En mai 2009, Jonah Lehrer a publié un article dans le New Yorker à propos d’un autre domaine étudié par les scientifiques, appelé le test de la guimauve. Ce test a été nommé ainsi en l’honneur d’une expérience menée aux États-Unis il y a quelques décennies.

À la fin des années 1960, le psychologue Walter Mishchel a conçu un test pour les enfants de 4 ans. Il a laissé chaque enfant seul dans une pièce avec une assiette de guimauves, en lui expliquant que s’il réussissait à attendre son retour dans 15 minutes environ, il pourrait avoir autant de guimauves qu’il voulait. Si l’enfant ne pouvait attendre, alors il n’avait droit qu’à une seule guimauve.

Approximativement 30 p. cent des enfants ont attendu. Deux décennies plus tard, au début des années 1980, M. Mischel a fait un suivi auprès des mêmes personnes et découvert que celles qui avaient attendu avaient obtenu de bien meilleurs résultats aux examens d’entrée à l’université et mieux réussi dans la vie.

Selon M. Lehrer, cette expérience et les recherches ultérieures ont confirmé que les compétences cérébrales requises pour attendre les guimauves sont d’excellents indicateurs du succès scolaire. Pourtant, les études révèlent que plus de la moitié des enfants nord-américains ne disposent pas de ces compétences, qui sont considérées comme une fonction exécutive ou un mécanisme d’autocontrôle. Elles inhibent les pulsions et permettent de maintenir l’attention, de planifier, d’établir des priorités, d’élaborer et d’adopter des stratégies de mise en œuvre d’un plan. L’aspect le plus passionnant est que, à l’instar des mathématiques et de la lecture, ces compétences sont acquises. Nous pouvons tous apprendre comment obtenir des guimauves.

Lorsqu’on inculque aux élèves la fonction exécutive ou l’autocontrôle, leur cerveau est calme et disposé à apprendre. Lorsqu’il est au repos, le cerveau tisse plus facilement des schèmes structuraux parmi les neurones. Inversement, lorsqu’un enfant a faim, qu’il est fâché à cause d’une chicane avec un ami ou qu’il s’inquiète à propos d’un important travail qu’il doit remettre dans sa classe de français, il n’apprendra rien de nouveau. Son cerveau sera en mode d’arrêt.

Comment faut-il enseigner les fonctions exécutives?

Manifestement, ces compétences deviennent de plus en plus complexes au fur et à mesure qu’une personne vieillit, et elles doivent être perfectionnées à différentes étapes de la vie.

Au jardin d’enfants, un élève peut apprendre les fonctions exécutives par l’intermédiaire de jeux, notamment Jean dit, où il est important de suivre des instructions, ou en tenant l’image d’une oreille pendant qu’il écoute un autre élève lire à haute voix.

Pour un adolescent, ces compétences seront différentes et plus abstraites. Il est préférable pour les élèves plus âgés d’apprendre le fonctionnement du cerveau et de comprendre et d’exprimer leurs objectifs et leurs motivations, ainsi que des stratégies d’apprentissage pour atteindre ces objectifs.

Selon les scientifiques, la modélisation de l’autocontrôle est également essentielle. Il sera plus difficile pour ces élèves d’apprendre l’autocontrôle en présence d’une enseignante ou d’un enseignant qui crie ou d’une directrice ou d’un directeur dont les décisions semblent injustes ou arbitraires.

Identité et sens

Les recherches sur le cerveau des adolescents ont d’importantes répercussions pour l’enseignement. Pendant l’adolescence, le cerveau est sujet à une croissance, une réorganisation et des modifications phénoménales. Au cours de cette période, le cerveau élimine les schèmes dont il n’a plus besoin, et rend les schèmes restants plus forts et plus rapides.

Le cerveau développe sa capacité de pensée abstraite et de créativité débordante. Il rassemble les morceaux épars pour former un tout. La pertinence des informations relative au monde externe devient essentielle et le développement de l’identité personnelle au sein d’une communauté devient la tâche la plus importante. Ces impératifs biologiques sont suscités par les modifications du cerveau de l’adolescent, non par les options adoptées ou délaissées par le système d’éducation.

Que peut-on faire? La réponse : utiliser la quête passionnée d’identité et de sens du cerveau de l’adolescent.

La Markville Secondary School, à Markham, a entrepris des recherches fascinantes sur ce sujet. L’école participe à un projet pilote dirigé par M. Wager par l’intermédiaire de l’Université York. M. Wager a enseigné le fonctionnement du cerveau au personnel de l’école, et des étudiants en enseignement de la faculté d’éducation de l’Université York ont été placés dans cette école. Les enseignantes et les enseignants tentent consciemment de poser des questions enrichies aux élèves afin de stimuler le développement de leur cerveau.

Les tendances de l’emploi au Canada entre 1900 et 2000 constituent le thème général d’un cours d’étude de carrières. En plus de fournir des lectures et de demander des recherches sur les analyses d’experts, les enseignantes et les enseignants demandent désormais aux élèves de faire le suivi des carrières des membres de leur famille au cours du 20^e siècle, tant au Canada qu’à l’étranger, afin de présenter une analyse et une réflexion critique sur les tendances.

Selon le directeur du programme d’histoire de l’école, Mark Melnyk, EAO, l’idée est que les conclusions des élèves seront à la fois pertinentes et dignes d’intérêt pour eux, ce qui augmentera la signification du message global, dont ils se souviendront – contrairement à la matière apprise par cœur pour un examen, qui est rapidement oubliée.

Les enseignantes et les enseignants attendent les conclusions de l’expérience et sont enthousiastes, car ils pensent que les élèves voudront vraiment effectuer leurs travaux. Selon le directeur de la Markville Secondary School, Stephen Bewcyk, EAO, l’enthousiasme s’est accru au cours des trois ans pendant lesquels l’école a participé au projet pilote.

L’expérience est amusante pour les enseignants et les élèves. Les enseignants qui enseignent le même matériel depuis des années, voire des décennies, sont enthousiastes. Les recherches des élèves permettent d’intégrer du nouveau contenu à leur classe.

Selon M. Bewcyk, les enseignantes et les enseignants étaient hésitants, dans le passé, à partager leurs succès et leurs échecs en classe. Ils se considèrent désormais comme des chercheurs et des partenaires, et ils sont enclins à partager leurs expériences et à tenter de déterminer quelle approche fonctionne ou ne fonctionne pas.

«J’ai remarqué des changements certains», affirme-t-il.

Lectures connexes

Pink Brain Blue Brain: How Small Differences Grow into Troublesome Gaps – And What We Can Do About It; Lise Eliot; Houghton Mifflin Harcourt; 2009.

The Learning Brain: Lessons for Education; Sarah-Jayne Blakemore et Uta Frith; Blackwell Publishing; 2005.

«We Feel, Therefore We Learn: The Relevance of Affective and Social Neuroscience to Education»; Mary Helen Immordino-Yang et Antonio Damasio; dans Mind, Brain, and Education, vol. 1, no 1; 2007.

«Don’t»; Jonah Lehrer; dans The New Yorker, 18 mai 2009.

«Dynamic Mapping of Human Cortical Development During Childhood Through Early Adulthood»; Nitin Gogtay, Jay N. Giedd et al.; dans PNAS, vol. 101, no 21, 25 mai 2004.

«Structural Magnetic Resonance Imaging of the Adolescent Brain»; Jay Giedd; Annals of the New York Academies of Science, vol. 1021, 2004.

«Brain Development During Childhood and Adolescence: A Longitudinal MRI study»; Jay N. Geidd et al.; dans Nature Neuroscience, vol. 2, no 10, octobre 1999.